Đồ án khai thác khoáng sản tại Mỏ đá vôi Hoàng Mai

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VÙNG MỎ VÀ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CỦA KHOÁNG SẢN I.1. TÌNH HÌNH CHUNG CỦA MỎ ĐÁ VÔI HOÀNG MAI I.1.1.Tình hình tự nhiên a. Vị trí địa lý Mỏ đá vôi Hoàng Mai nằm trên địa phận của hai đơn vị hành chính xã Quỳnh Lộc và Quỳnh Dị, nằm phía Bắc huyện Quỳnh Lưu, tỉnh Nghệ An, tiếp giáp địa phận tỉnh Thanh Hóa. Khu mỏ gồm hai khu: khu phía Nam và khu phía Bắc, cách xa khu dân cư. Trung tâm khu vực khai thác có tọa độ địa lý: 18048’30’’ đến 19008’30’’ độ vĩ Bắc 105030’00’’ đến 105052’30’’ độ kinh Đông b. Địa hình Vùng Hoàng Mai được cấu thành bởi một hệ thống đồi núi không cao nằm xen kẽ các vùng đồng ruộng bằng phẳng theo hướng Tây Bắc – Đông Nam. Độ cao của đồi và núi trong vùng dao động trên dưới 150m. Mỏ đá vôi Hoàng Mai A là một đỉnh núi có độ cao từ +60, +90 đến +140 và +165m, sườn núi dốc thoải và dốc đứng, bề mặt núi có dạng mấp mô, lởm chởm tai mèo. Tại các vị trí hố trũng, khe nứt, trên bề mặt địa hình phát triển cây thân gỗ và dây leo có gai với mật độ thưa thớt, xung quanh chân núi là ruộng. c. Khí hậu Khu vực mỏ đá vôi Hoàng Mai Achịu ảnh hưởng của vùng khí hậu nhiệt đới miền Trung. Theo tài liệu của trạm khí tượng thủy văn Nghệ An cho thấy nơi đây có hai mùa rõ rệt. Mùa khô: từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau. Mùa khô có gió Bắc và Đông Bắc, tốc độ gió trung bình từ 1,7 ÷ 2,5ms. Nhìn chung trong vùng mùa khô lượng mưa không đáng kể, nhiệt độ cao, có khi lên đến 35 ÷ 400C. Mùa mưa: kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10 trong năm. Trong mùa mưa vùng chịu ảnh hưởng chủ yếu gió Tây và Tây Nam, tốc độ gió trung bình từ 1,0 ÷ 2,5ms. Nhiệt độ trung bình trong mùa mưa từ 28 ÷ 300C, có khi tới 30 ÷ 400C. Vùng có lượng nước mưa chủ yếu trong hai tháng, tháng 9 và tháng 10 kèm theo có bão. Nhiệt độ: Nhiệt độ trung bình hàng năm: 25,60C Nhiệt độ cao nhất tuyệt đối: 400C Nhiệt độ thấp nhất tuyệt đối: 40C Nhiệt độ trung bình tháng cao nhất (tháng 7): 90C Nhiệt độ trung bình tháng thấp nhất (tháng 1): 170C Lượng mưa: Lượng mưa trung bình hàng năm: 1611mm Lượng mưa trung bình của tháng mùa mưa: 97,5mm Lượng mưa cao nhất của tháng mùa mưa (tháng 9): 432mm Lượng mưa trung bình của tháng mùa khô: 20,2mm d. Sông suối Sông trong vùng không nhiều, lưu lượng không đáng kể và thay đổi theo mùa, chỉ có sông Hoàng Mai chạy theo hướng Đông – Tây. Hệ thống khe và suối ít, lòng sông và lòng suối cạn, toàn bộ khe và suối đều đổ vào sông Hoàng Mai. Vào mùa mưa đôi khi nước lớn, hệ thống khe và suối thoát nước không kịp gây ngập úng. e. Giao thông Hệ thống giao thông của khu mỏ khá thuận lợi về đường bộ, đường sắt cũng như đường thủy. Đường quốc lộ 1A nằm dọc theo khu mỏ và cách 100m về phía Tây. Nối giữa quốc lộ 1A với khu mỏ khoảng 2km là con đường rải nhựa cho ô tô tải có thể đi lại dể dàng. Tuyến đường sắt Bắc – Nam chạy qua trung tâm khu mỏ (song song với đường quốc lộ 1A) và ga Hoàng Mai nằm sát bên đường thuận tiện cho giao thông vận tải. Cách khu mỏ 1km về phía Nam có sông Hoàng Mai, thuyền tải trọng 4 ÷ 8 tấn có thể qua lại dề dàng. Khu mỏ nằm gần bờ biển về phía Đông, thuận tiện cho việc vận tải bằng đường thủy.

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VÙNG MỎ VÀ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA

xa khu dân cư

Trung tâm khu vực khai thác có tọa độ địa lý:

18048’30’’ đến 19008’30’’ độ vĩ Bắc

105030’00’’ đến 105052’30’’ độ kinh Đông

b Địa hình

Vùng Hoàng Mai được cấu thành bởi một hệ thống đồi núi không cao nằm xen

kẽ các vùng đồng ruộng bằng phẳng theo hướng Tây Bắc – Đông Nam Độ cao củađồi và núi trong vùng dao động trên dưới 150m

Mỏ đá vôi Hoàng Mai A là một đỉnh núi có độ cao từ +60, +90 đến +140 và+165m, sườn núi dốc thoải và dốc đứng, bề mặt núi có dạng mấp mô, lởm chởm taimèo Tại các vị trí hố trũng, khe nứt, trên bề mặt địa hình phát triển cây thân gỗ và

dây leo có gai với mật độ thưa thớt, xung quanh chân núi là ruộng

Mùa mưa: kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10 trong năm Trong mùa mưa vùngchịu ảnh hưởng chủ yếu gió Tây và Tây Nam, tốc độ gió trung bình từ 1,0 ÷2,5m/s Nhiệt độ trung bình trong mùa mưa từ 28 ÷ 300C, có khi tới 30 ÷ 400C.Vùng có lượng nước mưa chủ yếu trong hai tháng, tháng 9 và tháng 10 kèm theo

có bão

Nhiệt độ:

- Nhiệt độ trung bình hàng năm: 25,60C

- Nhiệt độ cao nhất tuyệt đối: 400C

- Nhiệt độ thấp nhất tuyệt đối: 40C

- Nhiệt độ trung bình tháng cao nhất (tháng 7): 90C

- Nhiệt độ trung bình tháng thấp nhất (tháng 1): 170C

Lượng mưa:

- Lượng mưa trung bình hàng năm: 1611mm

- Lượng mưa trung bình của tháng mùa mưa: 97,5mm

- Lượng mưa cao nhất của tháng mùa mưa (tháng 9): 432mm

- Lượng mưa trung bình của tháng mùa khô: 20,2mm

d Sông suối

Sông trong vùng không nhiều, lưu lượng không đáng kể và thay đổi theo mùa,chỉ có sông Hoàng Mai chạy theo hướng Đông – Tây Hệ thống khe và suối ít, lòngsông và lòng suối cạn, toàn bộ khe và suối đều đổ vào sông Hoàng Mai Vào mùamưa đôi khi nước lớn, hệ thống khe và suối thoát nước không kịp gây ngập úng

có thể qua lại dề dàng Khu mỏ nằm gần bờ biển về phía Đông, thuận tiện cho việcvận tải bằng đường thủy

I.1.2 Đặc điểm văn hóa - xã hội

a.Dân cư

Dân cư trong vùng chủ yếu là người Kinh, sinh sống bằng các nghề nôngnghiệp, lâm nghiệp, khai thác chế biến đá và tiểu thủ công nghiệp Đời sống dân cưtrong vùng tương đối ổn định Mạng lưới y tế được phân bố đều Giáo dục đượccoi trọng và phát triển

b.Đặc điểm kinh tế - xã hội

Cơ sở hạ tầng của vùng khá tốt, có nhiều cơ sở công nghiệp

Trong vùng có nhà máy xi măng Hoàng Mai – Nghệ An, mỏ đá Hoàng Mai ,

mỏ đá Hoàng Mai B và các mỏ đá địa phương cùng hoạt động

I.2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHOÁNG SÀNG

đá vôi Hoàng Mai A không vượt quá 500m

I.2.2 Đặc điểm địa chất thủy văn

- Nước mặt: trong khu mỏ không có hệ thống sông suối ngoài kênh đào nhà Lê

ở phía Đông, kênh nhà Lê chảy song song với khu mỏ, chiều rộng trung bình 10m,chiều sâu trung bình 3m, chịu ảnh hưởng trực tiếp của thủy triều

Nước mặt của khu mỏ được chảy theo các khe suối và hang hốc castơ đổ xuốngkênh nhà Lê rồi ra sông Hoàng Mai Kết quả phân tích mẫu nước kênh nhà Lê nhưsau:

Nước thuộc loại: NaCl

thủy văn cho thấy từ độ cao 0,8m trở xuống gặp 3 điểm lộ nước :

Điểm lộ 1 có lưu lượng lớn nhất: 50,082 l/s

Điểm lộ 2 có lưu lượng lớn nhất: 2,948 l/s

Điểm lộ 3 có lưu lượng lớn nhất: 5,876 l/s

Kết quả phân tích mẫu nước tại điểm lộ 1 như sau

Nước thuộc loại Clorua – Bocacbonat Natri

Độ PH: 8,2

Hệ số tạo cặn: 0,2

I.2.3 Đặc điểm địa chất công trình

Mỏ đá vôi Hoàng Mai là một khối đá lớn lộ ra trên mặt địa hình từ độ cao +5,

có vách dốc và dốc đứng, trên bề mặt mấp mô lởm chởm, các hố trũng và khe nứtphát triển và không có lớp phủ, có nhiều khe nứt lớn, có những khe nứt tách núi rathành từng khối riêng biệt, chiều rộng khe nứt từ 0,2 ÷ 0,4m

Dựa vào thành phần thạch học, các tính chất công trình khác, có thể chia đá vôiHoàng Mai A thành hai loại đá: đá vôi công nghiệp và đá vôi đôlômit

Đá vôi công nghiệp có màu xám đen, hạt thô đến hạt mịn, cấu tạo phân lớp,chiều dày từ 2 ÷ 3m, kết cấu rắn chắc

Đá vôi đôlômit màu xám nâu, từ hạt mịn đến hạt thô, chiều dày từ 2 ÷ 10m

I.3.ĐẶC ĐIỂM VỀ CHẤT LƯỢNG ĐÁ VÔI

I.3.1 Thành phần hóa học

Theo báo cáo kết quả thăm dò tỉ mỉ của Đoàn địa chất 405 thì mỏ đá vôi HoàngMai A gồm hai loại đá vôi có màu xám đen và màu xám sáng Cả hai loại đều cóthành phần hóa học tương đương nhau

Kết quả phân tích toàn diện theo mẫu và kết quả tính toán hàm lượng trungbình theo khối được ghi trong bảng 1.1

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của đá vôi Hoàng Mai A

Đá vôi mỏ Hoàng Mai A không có lớp đất phủ, cấu tạo dạng khối, hạt thô đếnmịn Đá vôi đôlômit hóa xen kẹp dưới dạng một số lớp mỏng Đá vôi thuộc loạicứng, khi vỡ sắc cạnh.

Các chỉ tiêu tính chất cơ lí của đá vôi Hoàng Mai A thu được các kết quả thínghiệm như sau:

CHƯƠNG II NHỮNG SỐ LIỆU GỐC DÙNG ĐỂ LẬP BẢN THIẾT KẾ

II.1 TÀI LIỆU ĐỊA CHẤT

1 Báo cáo địa chất khu mỏ

Số ngày làm việc trong một năm được tính :

Nm = N – ( Ncn + NL + NT ), ngàyTrong đó:

N - số ngày tính trong một năm dương lịch: N = 365 ngày

Ncn - số ngày chủ nhật trong năm: Ncn = 52 ngày

NL - số ngày nghỉ lễ trong năm: NL = 9 ngày

NT - số ngày nghỉ do thời tiết xấu: NT = 4 ngày

Số ngày làm việc trong năm:

Nm = 365 – (52 + 9 + 4) = 300 ngàyChế độ làm việc trong ngày:

- Hành chính: 1 ca/ngày

- Khai thác:

+ Khoan, nổ mìn: 1 ca/ngày

+ Xúc bốc, vận chuyển: 2 ca/ngày

- Khâu sửa chữa cơ khí: 2 ca/ngày

- Số giờ làm việc trong ca: 8 giờ

II.3 CÁC CHỦNG LOẠI THIẾT BỊ SỬ DỤNG

- Khoan nổ:

+ Máy khoan đập xoay HCR – 1200ED của hãng Furukawa – Nhật Bản;

+ Thuốc nổ: AD – 1, ANFO, nhũ tương ;

+ Phương tiện nổ: kíp nổ vi sai KVP.6N trên mặt có độ chậm 17ms, 25ms,42ms và loại xuống lỗ có độ chậm 400ms do Xí nghiệp hóa chất Z 21 sản xuất.Khối mồi nổ VE – 175;

Để kích nổ sử dụng máy nổ mìn Kobla XB – 1000;

- Xúc bốc: Sử dụng máy xúc thủy lực gầu ngược PC – 750 LC, công tác phụ trợ

sử dụng máy ủi D65EX – 15 đều của hãng Komatsu – Nhật Bản;

- Thiết bị vận tải: ôtô tự đổ HD325 – 7R của hãng Komatsu – Nhật Bản;

CHƯƠNG III XÁC ĐỊNH BIÊN GIỚI MỎ

III.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ BIÊN GIỚI MỎ LỘ THIÊN

III.1.1 Khái niệm biên giới mỏ lộ thiên

Việc khai thác các khoáng sàng khoáng sản có ích có thể tiến hành bằngphương pháp lộ thiên, bằng phương pháp hầm lò hoặc bằng phương pháp phối hợp

lộ thiên (phần trên) và hầm lò (phần dưới) Tuy nhiên, dù khoáng sàng được khaithác chỉ bằng phương pháp lộ thiên hay hỗn hợp lộ thiên – hầm lò thì chiều sâukhai thác cuối cùng của mỏ lộ thiên là xác định

Biên giới mỏ lộ thiên được chia làm ba loại: biên giới theo điều kiện tự nhiên,biên giới theo điều kiện kinh tế và biên giới theo điều kiện kỹ thuật

Biên giới theo điều kiện tự nhiên là phạm vi cuối cùng mà mỏ lộ thiên có thểkhai thác được toàn bộ phần trữ lượng trong cân đối của khoáng sàng mà vẫn manglại hiệu quả kinh tế và không vượt ra ngoài khả năng kỹ thuật được trang bị Biêngiới này thường gặp khi khai thác những khoáng sàng có thân quặng nằm nôngtrên mặt đất, các khoáng sàng vật liệu xây dựng có cấu tạo dạng khối nổi trên mặtđất Trong các trường hợp này, việc xác định biên giới là đơn giản và nhanh chóng.Biên giới theo điều kiện kỹ thuật là phạm vi cuối cùng của khoáng sàng có thểtiến hành khai thác bằng phương pháp lộ thiên trong điều kiện trang thiết bị chophép Ngày nay với những thiết bị hiện đại và trình độ khoa học kỹ thuật cao,người ta có thể khai thác những khoáng sàng có thân quặng vùi lấp sâu hàng 500 ÷700m, nằm dưới mức nước biển 200 ÷ 300m hoặc hơn

Biên giới theo điều kiện kinh tế là phạm vi cuối cùng mà mỏ lộ thiên có thể mởrộng phạm vi hoạt động tới đó với một hiệu quả kinh tế nhất định, theo điều kiệngiá thành quặng khai thác không vượt quá giá thành cho phép Biên giới theo điềukiện kinh tế là biên giới hợp lý của mỏ lộ thiên mà người ta cần xác định khi tiếnhành thiết kế một mỏ mới hay cải tạo, mở rộng một mỏ cũ.

Tuy nhiên, do tác động của yếu tố thời gian và tiến bộ kỹ thuật vào các chỉ tiêukinh tế nên việc xác định biên giới hợp lý cho những mỏ lộ thiên có trữ lượng vàthời gian tồn tại lớn sẽ thiếu chính xác Bởi vậy người ta đưa ra khái niệm biên giớitạm thời và biên giới triển vọng

Biên giới tạm thời là biên giới của một giai đoạn sản xuất trong một số nămnhất định Với những mỏ lộ thiên có thời gian tồn tại lớn, người ta có thể phân chiaquá trình sản xuất ra nhiều giai đoạn, ngăn cách nhau bằng những biên giới tạmthời sao cho hiệu quả hoạt động kinh tế của mỗi giai đoạn và của cả quá trình tồntại của mỏ lộ thiên là lớn nhất

Biên giới triển vọng của mỏ lộ thiên là biên giới cuối cùng, xác định cho mỏtrong đó đã quan tâm tới tác động của yếu tố thời gian và tiến bộ kỹ thuật tới quátrình hoạt động kinh tế và kỹ thuật của mỏ trong tương lai Biên giới triển vọng của

mỏ lộ thiên là cơ sở để quyết định quy mô đầu tư xây dựng và sản xuất của mỏ, sơ

đồ bố trí tổng mặt bằng và mặt bằng công nghiệp mỏ, định hướng về quy mô vàchất lượng các công trình xây dựng và là cơ sở để làm các thủ tục pháp lý về tàinguyên và đất đai cho mỏ lộ thiên

Biên giới mỏ lộ thiên phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: tính chất cơ lý của đất

đá, chiều dày và góc cắm của vỉa, địa hình khu mỏ và chất lượng của khoángsàng Ngoài ra biên giới mỏ cũng chịu sự tác động của vốn đầu tư khi xây dựng

cơ bản, sản lượng mỏ và phương pháp khai thác, trình độ khoa học kỹ thuật mỏ Đối với các mỏ đá vôi ở Việt Nam, phần lớn các mỏ này đều lộ ra trên bề mặtđịa hình và tạo thành những đồi núi liên tiếp nhau trên mặt đất nên có địa hình rấtphức tạp Do đặc thù riêng của mỏ đá ở nước ta nên việc xác định biên giới mỏ lộthiên thường áp dụng theo điều kiện địa hình và dựa trên những phần khoáng sản

lộ ra trên bề mặt địa hình

III.1.2 Nguyên tắc xác định biên giới của các mỏ đá vôi

- Đá khai thác trong phạm vi biên giới mỏ phải bảo đảm chất lượng yêu cầu làmnguyên liệu sản xuất xi măng và phục vụ cho các mục đích khác

- Biên giới khai thác phải phù hợp với ranh giới được ghi trong giấy phép khaithác mỏ do Bộ Công nghiệp cấp

- Khai thác được tối đa trữ lượng đá trong biên giới đã xác định, tránh lãng phítài nguyên.

- Các thông số khai trường khi kết thúc khai thác phải đảm bảo an toàn và đảmbảo độ ổn định bờ mỏ, phù hợp với điều kiện địa chất thuỷ văn, địa chất công trình

và điều kiện địa hình khu mỏ, đảm bảo điều kiện thuận lợi để phục hồi môi trườngmỏ

Theo nguyên tắc nêu trên, khu Bắc mỏ đá vôi Hoàng Mai A có biên giới xácđịnh như sau:

- Biên giới phía Bắc: giáp đường nội khu mỏ với Quốc lộ 1A

- Biên giới phía Nam: giáp đồng ruộng

- Biên giới phía Tây: cách Quốc lộ 1A khoảng 800m

- Biên giới phía Đông: giáp kênh nhà Lê

- Biên giới phía trên của mỏ được xác định trùng với cao độ của đỉnh núi caonhất sau khi bạt ngọn trong đó đỉnh núi cao nhất có độ cao +140m

- Biên giới phía dưới (biên giới đáy mỏ) được xác định là độ cao +10, cao độnày nằm trên cao độ ngập lụt của khu vực

III.2 TRỮ LƯỢNG MỎ

III.2.1 Chỉ tiêu tính trữ lượng

Hàm lượng của các chất trong đá phải đảm bảo tiêu chuẩn để sản xuất xi măng:+ CaO ≥ 50%

+ MgO ≤ 2%

+ R2O3, SO3 và các chất không tan ≤ 1%

III.2.2 Phương pháp tính trữ lượng

Ta tính trữ lượng dựa trên bản đồ địa lý tỷ lệ 1:1000 bằng phương pháp mặt cắtngang, mỗi mặt cắt ứng với một độ cao nhất định

Xét hai bình đồ có diện tích là Si và Si+1:

- Nếu chênh lệch giữa hai diện tích này là nhỏ hơn 40% thì áp dụng công thức

h - khoảng cách giữa hai mặt cắt Si và Si+1, m

III.2.3 Kết quả tính trữ lượng

Tổng trữ lượng khu Bắc mỏ đá vôi Hoàng Mai A: 79,029,686 tấn

Trữ lượng đá vôi của mỏ được tổng hợp trong bảng III.1

Mặt cắtKhoảng cáchDiện tích TỶ LỆ (S (i+1) -S i )/S i+1 Thể tích(m3) Trữ lượng Trữ lượng tấn

H : chiều cao tầng khai thác , H = 10m

Thay vào công thức ta được tgα = 14,933 ►α =86o10’

Để đảm bảo an toàn trong khai thác , chọn góc nghiêng sườn tầng bằng 75o

IV.1 KHÁI NIỆM MỞ VỈA

Mở vỉa khoáng sàng là công việc đầu tiên ở mỏ nhằm mục đích tạo nên đườngvận tải nối liền các gương khai thác, tới mặt bằng mỏ và bãi thải, bóc đất đá phủban đầu (nếu cần thiết) và tạo ra mặt bằng công tác đầu tiên sao cho khi đưa mỏvào sản xuất, các thiết bị mỏ có thể hoạt động một cách bình thường và khai thácmột lượng khoáng sản có ích theo tỷ lệ xác định của sản lượng thiết kế

Phương pháp mở vỉa và hệ thống mở vỉa có mối liên hệ với hệ thống khai thác,nói cách khác việc áp dụng một số lượng hạn chế hoặc thậm chí một phương pháp

mở vỉa phải theo khả năng kỹ thuật cũng như sự hợp lý về kinh tế của mỏ

Căn cứ vào địa hình, điều kiện địa chất vị trí đổ thải và việc bố trí tổng mặtbằng vào hướng phát triển công trình mỏ để thiết kế chọn vị trí mở vỉa ban đầu saocho chi phí xây dựng là nhỏ nhất và đảm bảo được điều kiện kỹ thuật, khai thác antoàn cho người và thiết bị, nhanh chóng đưa mỏ vào sản xuất

Mục đích của công tác mở vỉa khoáng sàng đá là tạo đủ điều kiện đưa mỏ vàosản xuất và thu hồi được các loại đá theo yêu cầu Ở phạm vi bên ngoài mỏ, nộidung mở vỉa là công tác làm đường giao thông để nối liền giao thông khu mỏ với

hệ thống giao thông quốc gia Ở trong phạm vi mỏ thì nội dung mở vỉa bao gồm:đào hào mở đường lên núi, bạt đỉnh núi và tạo mặt bằng công tác ban đầu

IV.2 PHƯƠNG PHÁP MỞ VỈA

Căn cứ vào địa hình, điều kiện địa chất, vị trí đổ thải và việc bố trí tổng đồ mặtbằng vào hướng phát triển công trình mỏ để thiết kế chọn vị trí mở vỉa ban đầu saocho chi phí xây dựng là nhỏ nhất và đảm bảo được điều kiện kỹ thuật, khai thác antoàn cho người và thiết bị khi tiến hành khai thác

Ta chọn phương án mở vỉa bám vách vỉa, sử dụng đường hào bán hoàn chỉnhbám sườn núi

Khu khai thác đầu tiên sẽ phải mở mỏ tại khu vực có trữ lượng ở cấp chắc chắn(cấp A, B) nên khu khai thác đầu tiên sẽ là đỉnh núi khu A , B ,

Tuyến đường hào mở mỏ bao gồm:

- Tuyến đường hào chính:

+ Nối từ đầu cầu vượt lên bãi xúc mức +120m, được dùng để vận chuyển đá

từ gương khai thác về trạm nghiền sàng

+ Các đoạn tuyến rẽ vào phân khu A và B

- Tuyến đường hào phụ: dùng để đưa máy khoan, máy ủi lên núi phục vụ côngtác đào hào và bạt ngọn

- Đoạn A – D: từ điểm A đầu cầu vượt lên khai trường mức +120 tức phân khu A.Đoạn tuyến này sẽ là tuyến trục chính của hệ thống đường trên khai trường mỏ

- Đoạn C – E: từ điểm C(+100) lên khai trường phân khu B mức +110 tạo tuyếnđường vận tải lên mở tầng khai thác đỉnh núi +130 để đưa thiết bị lên làm việc vàvận tải đá khai thác, đá thải,…

- Tuyến đường hào phụ: dùng để đưa máy khoan, máy ủi lên núi phục vụ côngtác đào hào và bạt ngọn.

IV.3 THIẾT KẾ TUYẾN ĐƯỜNG HÀO CHÍNH

IV.3.1 Vị trí, hình dạng tuyến hào

- Đoạn A – D: từ điểm A đầu cầu vượt lên khai trường mức +120 tức phân khu

A Đoạn tuyến này sẽ là tuyến trục chính của hệ thống đường trên khai trường mỏ

- Đoạn C – E: từ điểm C(+100) lên khai trường phân khu B mức +110 tạo tuyếnđường vận tải lên mở tầng khai thác đỉnh núi +130 để đưa thiết bị lên làm việc vàvận tải đá khai thác, đá thải,…

IV.3.2 Các thông số của tuyến đường hào

Tuyến đường phải đảm bảo cho xe chạy thông suốt và tồn tại cho đến khi kếtthúc khai thác ở mức +10

Các thông số chính của ô tô vận tải Komatsu HD325 – 7R dựng làm thiết kếđược thể hiện ở bảng 4.1

Bảng IV.1 Thông số kỹ thuật của ô tô HD325 – 7R

13 Dung tích thùng xe m³ 24

a Độ dốc dọc của tuyến đường

Chọn độ dốc dọc tuyến đường lớn nhất là một vấn đề kinh tế - kỹ thuật lớn Đốivới từng đối tượng cụ thể phải tuỳ theo điều kiện địa hình, lưu lượng và thành phần

xe chạy, dùng những chỉ tiêu khái quát về giá thành vận tải, giá thành công trình

mà tiến hành tính toán chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật để chọn trị số tối ưu Đặc thù côngviệc vận tải của mỏ, khi ô tô lên dốc thì ở chế độ không tải, khi xe xuống dốc thì ởchế độ có tải Do vậy kết hợp giữa chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật và thực tế sản xuất thì

độ dốc dọc tối đa của tuyến đường là i = 8 ÷ 10%

b Chiều dài tuyến đường

- Tuyến đường chính đoạn A – D:

Chiều dài thực tế của tuyến đường được xác định theo công thức:

L1=(H c−H d)

i0 K d

, m (4.1)Trong đó:

+ Hc - độ cao cuối cùng của đường hào, Hc = +120m

+ Hd - độ cao xuất phát của đường hào, Hd = +10

+ Kd - hệ số kéo dài tuyến đường, Kd = 1,2

+ io - độ dốc khống chế của tuyến đường, phụ thuộc các thông số của thiết bịvận tải Mỏ dùng phương tiện vận tải là xe Komatsu HD325 – 7R tải trọng 32 tấn,chọn io = 8%

Thay các giá trị vào công thức (4.1) ta được:

L1 =

120−10

0,08 .1,2 = 1650m

Chiều dài tuyến đường chính đoạn A – D: L1 = 1650m

- Tuyến đường rẽ nhánh đoạn C – E:

Chiều dài thực tế của tuyến đường được xác định theo công thức:

L2=(H c−H d)

i0 K d

, m (4.2)Trong đó:

+ Hc - độ cao cuối cùng của đường hào, Hc = +120m

+ Hd - độ cao xuất phát của đường hào, Hd = +100m

+ Kd - hệ số kéo dài tuyến đường, Kd = 1,2

+ io - độ dốc khống chế của tuyến đường, chọn io = 10%

Thay các giá trị vào công thức (4.2) ta được:

L2 =

120−1000,1 .1,2 = 240mChiều dài tuyến đường chính đoạn C – E: L2 = 240m

Vậy tổng chiều dài tuyến đường chính:

Lc = L1 + L2 = 1650 + 240 = 1890m

c Chiều rộng tuyến đường

Chiều rộng mặt đường thiết kế được xác định theo công thức sau:

y - khoảng cách từ giữa vệt bánh xe đến mép phần xe chạy

Theo Zamakhaev đề nghị tính x, y dựa vào công thức sau:

Vậy chiều rộng mặt đường Bm = 10 m

Khi đó chiều rộng nền đường được xác định cùng với các công trình trên mặtnhư rãnh thoát nước, đai bảo vệ, khoảng cách an toàn được thể hiện trên mặt cắtsau:

Hình 4.1 Mặt cắt ngang tuyến đườngChiều rộng nền đường được xác định:

Bđ = Bm + z + b + c + c1 + k, m (4.4)Trong đó:

Bm - chiều rộng mặt đường, Bm = 9,62m;

z - khoảng cách an toàn mép ngoài nền đường, z = 1m;

b - chiều rộng tường phòng hộ, b = 1m;

c - chiều rộng nền đường phía trong, c = 1m;

c1 - khoảng cách rãnh thoát nước tới mép trong nền đường, c1 = 0,5m;

k - chiều rộng rãnh thoát nước, k = 0,5m;

Thay các giá trị vào công thức (4.5) ta được

Bđ = 9,62 + 1 + 1 +1 + 0,5 + 0,5 = 13,62m ,lấy Bđ = 14 m

e Bán kính lượn vòng

Hình 4.2 Bán kính lượn vòng đoạn đường congBán kính cong cho phép của cả đoạn đường cong phụ thuộc vào tốc độ dichuyển động của ô tô và loại đường Bán kính lượn vòng được xác định theo côngthức:

Rmin= v tb2

127.(ψ +i n) , m (4.5)Trong đó:

vtb - vận tốc trung bình của ôtô, vtb = 25 km/h

ψ - hệ số bám dính giữa bánh xe và mặt đường, ψ = 0,1

in - độ dốc ngang của phần xe chạy, in = 3 ÷ 6%

Thay các giá trị vào công thức (4.5) ta được:

Rmin= 252

127.(0,1+0 ,06)=30 ,75

m

f Độ mở rộng trên đường cong

Để xe chạy được an toàn trên đoạn đường cong ngoài việc bố trí siêu cao tacũng mở rộng trên dường cong với trị số sau:

La - khoảng cách từ trục bánh xe sau đến chắn trước của ô tô, La = 5,735 m

R - bán kính cong của đường, R = 30,75 m

V - tốc độ xe chạy đoạn cong, v = 12 km/h

Thay các giá trị vào công thức (4.6) ta được:

e= 5,7352

30,75 +0,1.

12

√30,75=1,15 m

IV.3.3 Khả năng thông xe

Có thể xác định năng lực thông xe lý thuyết lớn nhất của một làn xe như sau:

N= 1000 v

d , xe/giờ (4.7) Trong đó:

v - tốc độ xe chạy đều nhau cho cả dòng xe, v = 30km/h

d - khoảng cách tối thiểu giữa 2 xe, có thể xác định theo công thức:

d = a + b.v + c.v2, mvới: a, b, c là các hệ số khoảng cách an toàn được chọn theo phản ứng tâm lýngười lái xe nhanh hay chậm và điều kiện hãm xe

N1=A m

v0 k r

, xe/năm (4.9)Trong đó:

Am - sản lượng của mỏ, Am = 888889 m3/năm

Kr - hệ số nở rời của đất đá trong thùng xe, Kr = 1,4

xe/nămTheo chế độ làm việc của mỏ là 300 ngày/năm mà mỗi ngày làm việc là 16 giờnên số xe chạy trong 1 giờ là:

10,8 300.16 300.16

T

N

xe/giờ

Như vậy với khả năng thông xe, tuyến đường đảm bảo khả năng thông xe đápứng theo công suất mỏ và có thể đáp ứng nâng cao công suất theo yêu cầu khi cầnphải tăng sản lượng mỏ.

IV.3.4 Tính khối lượng làm đường

Li - khoảng cách tương ứng giữa hai mặt cắt i và i+1, m

Si, Si+1 - diện tích các mặt cắt thứ i và i+1, m3

Mặt Cắt Sđào Sđắp khoảng cách Hệ số V đào (m3) V đặp (m3)

Khu Bắc mỏ đá Hoàng Mai thuộc nhà máy xi măng Nghi Sơn với trữ lượng

lớn, mặt khác điều kiện địa hình ở đây cho phép tiến hành khai thác theo hệ thống

khai thác lớp bằng vận tải trực tiếp Chính vì thế công tác bạt ngọn này để tạo mặt

bằng khai thác đầu tiên cho thiết bị hoạt động là một vấn đề rất quan trọng, đòi hỏichi phí ban đầu lớn.

Căn cứ vào hệ thống khai thác và đồng bộ thiết bị đã lựa chọn thì nhiệm vụ bạtngọn được qui định như sau:

Bạt ngọn, tạo mặt bằng ở các phân khu A mức +140  +110, B mức +130 +120 để thiết bị khoan lớn hoạt động được

IV.5.2 Khối lượng bạt ngọn

Khối lượng bạt ngọn được xác định theo công thức sau:

S - diện tích đáy chóp, m2

S1, S2 - diện tích 2 mức cao liên tiếp, m2

H - chiều cao giữa các mức, m2

K - hệ số castơ Lấy K = 10%

Bảng 4.7 Kết quả tính toán khối lượng bạt ngọn

CHƯƠNG V

HỆ THỐNG KHAI THÁC VÀ ĐỒNG BỘ THIẾT BỊ

V.1.KHÁI NIỆM VỀ HỆ THỐNG KHAI THÁC

Hệ thống khai thác (HTKT) của mỏ lộ thiên là trình tự và phương thức tiếnhành các công tác chuẩn bị, xúc bốc và khai thác sao cho mỏ lộ thiên hoạt độngđược an toàn, hiệu quả kinh tế cao và thu hồi tối đa tài nguyên lòng đất đất và tácđộng xấu đến môi trường là nhỏ nhất

HTKT mỏ lộ thiên có liên quan chặt chẽ tới đồng bộ thiết bị sử dụng trong mỏ.HTKT được coi là hợp lý khi đảm bảo việc khai thác mang lại hiệu quả kinh tếcao, các máy móc và thiết bị dùng trong các quá trình sản xuất chính và phụ hoạtđộng an toàn và có năng suất, các giải pháp công nghệ và kỹ thuật sử dụng ngănngừa có hiệu quả và hạn chế được các tác động làm suy giảm môi trường cũng nhưkhắc phục tối đa các hậu quả xấu do khai thác gây ra đối với môi trường Mối liênquan giữa HTKT với đồng bộ thiết bị sử dụng thể hiện ở sự tương thích giữa cácthông số làm việc của khai trường như: chiều cao và chiều rộng của tầng công tác,chiều rộng tầng vận chuyển, độ dốc đường hào, chiều dài tuyến công tác, chiềurộng và chiều dài luồng xúc… với đặc tính kỹ thuật của các thiết bị sử dụng trongmỏ

Với điều kiện mỏ đá Hoàng Mai A, việc lựa chọn HTKT cho mỏ là yếu tố quantrọng tạo nên sự phát triển và tồn tại của mỏ, yêu cầu phải phù hợp với những điềukiện trên

V.2 LỰA CHỌN HỆ THỐNG KHAI THÁC

Căn cứ vào điều kiện địa hình của mỏ, đồng bộ thiết bị khai thác sử dụng và sảnlượng của khu Bắc mỏ đá vôi Hoàng Mai A, lựa chọn “ Hệ thống khai thác khấutheo lớp bằng, vận tải trực tiếp”

Ưu điểm: Có khả năng cơ giới hóa cao, đáp ứng được nhu cầu sản lượng lớn,

khối lượng công tác mở tầng và chuẩn bị nhỏ, điều kiện làm việc an toàn thuận lợi,

tổ chức điều hành công tác trên mỏ đơn giản và tập trung

Nhược điểm: Khối lượng xây dựng cơ bản lớn, thời gian xây dựng cơ bản mỏ

kéo dài, thi công đường hào khó khăn khi địa hình mặt đất của mỏ phức tạp, gócdốc sườn núi lớn.

Công tác phụ trợ đáng quan tâm khi sử dụng HTKT khấu theo lớp bằng là việcgiải quyết gờ đá ở mép sườn núi, đặc biệt đối với khu vực sườn núi thoải, đườngkháng chân tầng lớn (khi khoan các lỗ khoan gần rìa núi) Nếu không phá bỏ hếtcác rìa đá trên tầng kề nhau thì sẽ dẫn đến thu hẹp dần diện tích công tác của tầngkhai thác tiếp theo và sau đó sẽ tiến hành cải tạo mỏ rất phức tạp và tốn kém Đểkhắc phục hiện tượng này khi khai thác ở khu vực rìa của sườn núi có đường khánglớn cần tiến hành khoan các lỗ khoan phụ, khoan xiên

Hình V.1 Sơ đồ HTKT theo lớp bằng vận tải trực tiếp1- máy xúc, 2- ôtô, 3- đường hào, 4- máy khoan

Hình V.2 Các thiết bị làm việc trên mỏ

V.3 LỰA CHỌN THÔNG SỐ CỦA HỆ THỐNG KHAI THÁC

V.3.1 Chiều cao tầng, H

Chiều cao tầng được chọn sao cho phù hợp với khả năng làm việc hiệu quả củamáy xúc, thiết bị vận tải, tính chất cơ lý của đất đá

Chiều cao tầng tối đa xác định theo điều kiện an toàn cho máy xúc, đối với mỏ

đá Hoàng Mai sử dụng máy xúc Komatsu PC – 750 LC dung tích gầu 3,5m3, chiềucao xúc lớn nhất là 10,925m

- Theo điều kiện xúc: chiều cao tầng không vượt quá 1,5 chiều cao xúc lớnnhất:

kr - hệ số nở rời của đất đá sau khi nổ mìn, kr = 1,4

α, β - góc nghiêng sườn tầng và sườn đống đá nổ mìn, α = 750, β = 450

η - tỉ số lớn nhất giữa đường kháng và chiều cao, η = W H = 0,3 ÷ 0,5Chọn η = 0,5

η ' - tỉ số khoảng cách giữa hai hàng khoan và đường kháng chân tầng

η ' = b

W = 0,75 ÷ 0,95Chọn η ' = 0,95

Thay các giá trị vào các công thức (5.1) ta được: H = 10,293m

Để phù hợp với hai điều kiện ta chọn H = 10m

V.3.2 Chiều rộng dải khấu: A

Theo điều kiện nổ mìn:

A = Wct + (n – 1)b, m (5.2)

Trong đó:

Wct - đường kháng chân tầng, Wct = 3,8m

n - số hàng mìn, n = 2

b - khoảng cách giữa hai hàng mìn, b = 3,3m

Thay các giá trị vào công thức (5.2) ta được:

A = 3,8 + (2 – 1)3,3 = 7,1m

V.3.3 Chiều rộng mặt tầng công tác: B min

Chiều rộng nhỏ nhất của mặt tầng công tác phải đảm bảo điều kiện hoạt động dễdàng cho các thiết bị xúc bốc và vận chuyển sử dụng

Bmin = A + X +C1 + T + C2 + Z, m (5.3)Trong đó:

Bđ = (A + X) - chiều rộng đống đá nổ mìn, m

Bđ = Kv.Kn.K δ H √ q + (n – 1)b, m với:

H - chiều cao tầng công tác, H = 10m

Z - chiều rộng đai an toàn, Z = 2m

T - chiều rộng tuyến vận tải, m

T = 2R, m

R - bán kính quay ôtô, R = 9m

T = 2.9 = 18mThay các giá trị vào công thức (5.3) ta được:

Bmin = 25,94 + 1 + 18 + 1 + 2 = 47,94m , lấy Bmin =48m

V.3.4 Chiều dài luồng xúc: L x

Chiều dài luồng xúc xác định theo điều kiện đảm bảo khối lượng đất đá nổ mìncho máy xúc làm việc trong thời hạn quy định và dự trữ cần thiết, tính theo côngthức:

L x=60.t T

A H .E n x k x .η o

, m (5.4)Trong đó:

t - số giờ làm việc trong ngày đêm của máy xúc, t = 16h

T - số ngày cần thiết để xúc hết đống đá nổ mìn, T = 2 ngày

H - chiều cao tầng, H = 10m

Thay các giá trị vào công thức (5.4) ta được:

L x=60.16.27,1.10 .2,1.2

Bảng V.1 Đồng bộ thiết bị cho khu Bắc mỏ đá vôi Hoàng Mai

1 Máy khoan thủy HCR

– 1200ED

Đường kính lỗ

2 Máy xúc thủy lực gầu

ngược PC – 750 LC Dung tích gầu m

V.4.2 Phối hợp giữa xúc bốc và vận tải

Sự phối hợp chất lượng giữa máy xúc và ôtô vận tải được giải quyết trên cơ sở

tỉ số giữa dung tích thùng xe và dung tích gầu xúc hoặc khối lượng đất đá chứatrong gầu xúc và tải trọng của ôtô

- Số gầu xúc đầy xe:

Do

0 0

0

r g

d d

q K n

E K 



, gầu (5.5)Trong đó:

g

n 

= 5,6 gầuChọn ng = 6 gầu

- Hệ số sử dụng tải trọng của ôtô:

0

.

g d d q

r

n E K K

q K





(5.6)Trong đó:

ng - số gầu xúc đầy xe, ng = 6 gầu

E - dung tích gầu xúc, E = 3,5 m3

Kd - hệ số xúc đầy gầu, Kd = 0,85

γ đ - trọng lượng thể tích đất đá, γ đ = 2,7 T/m3

q0 - tải trọng xe, q0 = 32 tấn

Kr - hệ số nở rời của đất đá trong gầu, Kr = 1,4

Thay các giá trị vào công thức (5.6) ta được:

6.3,5.0,85.2,7 32.1, 4

v

n E K K

V K



(5.7)Trong đó:

ng - số gầu xúc đầy xe, ng = 6 gầu